3 Описание конструкции основных технических и метрологических пип асут-1000 м – температуры
В данной системе АСУТ-1000М для измерения температуры используются такие первичные измерительные преобразователи температуры: термопреобразователи сопротивления платиновые (ТСП), термопреобразователи сопротивления медные (ТСМ) и термопары хромель-копель (ТХК).
Принцип действия термометров сопротивления основан на способности различных материалов (в первую очередь металлов) изменять электрическое сопротивление с изменением температуры. Параметр, характеризующий изменение электрического сопротивления с изменением температуры называют температурным коэффициентом электрического сопротивления. Он может быть определен соотношением
,
где Rt и R0 - сопротивление при температуре t и 0 0С.
Термометры сопротивления изготовляют, как правило, из чистых металлов. При этом к металлам предъявляются следующие основные требования: стабильность градуировочной характеристики и ее воспроизводимость, отсутствие гистерезиса, близкая к прямой характеристика. Наиболее полно указанным требованиям отвечают платина, медь, никель, железо, вольфрам.
Наиболее широко для изготовления термометров применяются медь и платина.
Медь является наиболее дешевым материалом. Ее характеристика практически линейна:
,
где R0 и Rt - сопротивления при температуре 0 и t 0С. Температурный коэффициент = 4,2810-3 К-1.
Медь окисляется, поэтому она используется для измерения температуры до 200 0С.
Платина наиболее полно отвечает требованиям, указанным выше, хотя имеет нелинейную зависимость от температуры. Для интервала температур от 0 до 630 0С зависимость имеет вид:
,
а в интервале температур от -183 до 0 0С:
.
Термометры сопротивления с чувствительным элементом из меди имеют номинальное сопротивление при 0 0С: 10, 50, 100 Ом. Им присвоены условные обозначения номинальных статических характеристик: 10М; 50М и 100М. Номинальные статические характеристики преобразования медных термометров приведены в таблицах 2 и 4 приложения.
Они выпускаются II и III классов. Для термометров II класса основная погрешность составляет 0,3 или 0,5 0С, а для III класса - 1 или 2 0С. Интервал измеряемых температур -200…+200 0С.
Платиновые термометры имеют следующие сопротивления при 0 0С: 1; 5; 10; 50; 100; 500 Ом. Номинальные статические характеристики преобразования платиновых термометров приведены в таблицах 3 и 4 приложения. Они имеют соответственно следующие обозначения: 1П; 5П; 10П; 50П; 100П; 500П.
Они выпускаются I и II классов. Диапазон измерения может быть достаточно широк: -260…+1100 0С.
В эксплуатации пока находятся термометры с другими значениями номинального сопротивления при 0 0С. Платиновые 10 Ом - градуировка 20; 46 ОМ - градуировка 21; 100 ОМ - градуировка 22. Медные: 53 Ом - градуировка 23; 100 Ом - градуировка 24.
1 – чувствительный элемент;
2 – защитная арматура; 3 – каркас
Рисунок 1 – Упрощенная схема термометра сопротивления
1 – чувствительный элемент; 2 – корпус; 3 – бусы;
4 – уплотнение; 5 – клеммы; 6 – штуцер
Рисунок 2 - Термометр сопротивления
-
Градуировка
R0, Ом
Обозначение ТС
Материал ЧЭ
Диапазон измерения
1П
1
ТСП
Платина
-260ºС… +1100ºС
5П
5
10П
10
50П
50
100П
100
500П
500
Гр 20
10
Гр 21
46
Гр 22
100
10М
10
ТСМ
Медь
-200ºС…+200ºС
50М
50
100М
100
Гр 23
53
Гр 24
100
Термоэлектрический термометр состоит из термоэлектрического преобразователя, электроизмерительного прибора и соединительных проводов. Термоэлектрический термометр служит для выработки сигнала температурной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Рисунок 3- Схема термоэлектрического термометра
Термоэлектрический метод измерения температур основан на строгой зависимости термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) термоэлектрического термометра от температуры.
Термоэлектрические термометры широко применяются для измерения температуры до 2500 0С в различных областях техники и в научных исследованиях. Они могут использоваться для измерения температуры от –200 0С, но в областях низких температур термоэлектрические термометры получили меньшее распространение, чем термометры сопротивления. В области высоких температур (выше 1300…1600 0С) термоэлектрические термометры находят применение главным образом для кратковременных измерений; для длительного же измерения высоких температур они применяются только в особых случаях.
Следует иметь в виду, что с ростом температуры возрастает влияние агрессивных свойств среды и продолжительность работы термоэлектрических термометров снижается.
К числу достоинств термоэлектрических термометров следует отнести:
достаточно высокую степень точности;
возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких термоэлектрических термометров через переключатель к одному измерительному прибору;
возможность автоматической записи измеряемой температуры с помощью самопишущего прибора;
возможность раздельной градуировки измерительного прибора и термоэлектрического термометра.
Типы термоэлектрических преобразователей
N N П/п |
Материал термоэлектродов |
Обозначение |
Градуировка |
Пределы, 0С |
ТЭДС на 100 0С, мВ |
||
Нижний |
Верхний |
||||||
1 |
Платина-платинародий |
ТПП |
ПП-1 |
-20 |
1600 |
1,04 |
|
2 |
Хромель-алюмель |
ТХА |
ХА |
-200 |
1300 |
4,03 |
|
3 |
Хромель-копель |
ТХК |
ХК |
-200 |
800 |
6,9 |
|
4 |
Вольфрам-тантал |
ТВТ |
ВТ |
|
3000 |
- |
|
5 |
Вольфрам-рений |
ТВР |
ВР |
|
2500 |
До 30 |
Состав сплавов термоэлектродов термоэлектрических преобразователей:
Платинородий - 90 % Ht + 10 % Rh;
Хромель - 89 % Ni + 9,8 % Al + 10 % Fe + 0,2 % Mn;
Алюмель - 94 % Ni + 2 % Al + 2,5 % Mn + 1 % Si + 0,5 % пр.;
Копель - 55 % Cu + 45 % Ni.
ВЫВОД
Во время выполнения практической работы были закреплены знания по назначению, расположению и конструктивному устройству ПИП ИК АСУТ-1000М и выработаны навыки и умение при эксплуатации и калибровке ИК системы АСУТ-1000М на АЭС.
Можно сделать вывод, что в данной системе АСУТ-1000М больше измерительных каналов используются с ПИП температуры типа ТХК.